DE19913092A1 - Zylinderkopfdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung eines Verbrennungsmotors mit einer zumindest eine Brennraum-Durchgangsöffnung enthaltenden Dichtungsplatte und einer Sensoreinrichtung zum Erfassen eines von Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors abhängigen Meßwertes, wobei die Dichtungsplatte einen Anschlußabschnitt zum lösbaren Anbringen eines Sensormoduls der Sensoreinrichtung und eine Meßwerterfassungsstelle zur Anordnung eines Sensorelements des Sensormoduls aufweist. Die Meßwerterfassungsstelle kann eine Kontaktstelle im Bereich des Anschlußabschnitts sein. Sie kann aber auch von dem Anschlußabschnitt entfernt angeordnet sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung eines Verbrennungsmotors mit einer zumindest eine Brennraum- Durchgangsöffnung enthaltenden Dichtungsplatte, an der eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines vom Betriebs­ verhalten des Verbrennungsmotors abhängigen Meßwertes angeordnet ist.

Eine derartige Zylinderkopfdichtung eines Verbrennungs­ motors ist aus der EP 0 482 164 B1 bekannt geworden. Die Dichtungsplatte weist eine Sensoreinrichtung mit mehreren Sensorelementen auf, die jeweils benachbart zu Brennraum-Einfassungen oder Brennraum-Dichtelementen an den Brennraum-Durchgangsöffnungen fest angebracht sind, beispielsweise in Einprägungen auf der Unterseite der Dichtungsplatte festgeklebt sind, und über An­ schlußleitungen und Kontaktelemente mit einer Steuer- und Überwachungseinheit verbunden werden können. Die Sensorelemente messen Bewegungen des Dichtspalts zwi­ schen Motorblock und Zylinderkopf senkrecht zur Ebene der Dichtungsplatte, die durch Druckänderungen im zuge­ ordneten Brennraum verursacht werden. Ein Austausch ei­ nes defekten Sensorelements erfordert den Ausbau der Zylinderkopfdichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße Zylinderkopfdichtung derart weiterzubilden, daß defekte Sensorelemente ohne übermäßigen Montageauf­ wand austauschbar sind.

Die Aufgabe wird bei der oben angegebenen, gattungsge­ mäßen Zylinderkopfdichtung dadurch gelöst, daß die Dichtungsplatte einen Anschlußabschnitt zum lösbaren Anbringen eines Sensormoduls der Sensoreinrichtung und eine Meßwerterfassungsstelle zur Anordnung eines Senso­ relements des Sensormoduls aufweist. Durch diese Ge­ staltung kann ein Sensormodul mit einem Sensorelement nach der Montage der Zylinderkopfdichtung angebracht und bei Bedarf ausgetauscht werden, ohne daß hierzu die Zylinderkopfdichtung demontiert und ausgetauscht oder das zu entfernende Sensorelement aus seiner festen An­ bringung entnommen werden müßte, wobei eine Beschädi­ gung der Anbringungsstelle nicht ausgeschlossen wäre. Die Meßwerterfassungsstelle kann im Bereich des An­ schlußabschnitts oder auch davon entfernt sein, wobei bei einer entsprechenden Anordnung des Anschlußab­ schnitts an der Dichtungsplatte mehrere Meßwerterfas­ sungsstellen einem Anschlußabschnitt und damit auch ei­ nem Sensormodul zugeordnet sein können. Das Sensorele­ ment kann an der Meßwerterfassungsstelle in unmittelba­ rem, mechanischen Kontakt mit der Dichtungsplatte oder mit an der Dichtungsplatte angrenzenden Bauteilen ange­ koppelt sein. Andererseits kann bei Verwendung eines entsprechenden Sensorelements auch eine berührungslose Ankopplung vorgesehen sein. Das Sensormodul kann über eine steckbare Leitung mit einer Überwachungs- und Steuereinrichtung oder Motorsteuerung verbunden sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zweckmäßigerweise ist die Meßwerterfassungsstelle als Kontaktstelle im Bereich des Anschlußabschnitts ausge­ bildet, so daß ein im Sensormodul enthaltenes oder in­ tegriertes Sensorelement den zu erfassenden Meßwert im Bereich des Anschlußabschnitts erfaßt.

Andererseits kann die Meßwerterfassungsstelle auch vom Anschlußabschnitt entfernt angeordnet sein. Damit las­ sen sich Meßwerte an beliebigen Stellen der Zylinder­ kopfdichtung erfassen, die für den Verbrennungsablauf charakteristisch sind. Über eine Zuleitung wird der er­ faßte Meßwert zu dem Sensorelement des Sensormoduls übertragen.

Eine Zuleitung kann derart gestaltet sein, daß die Dichtungsplatte eine Ausnehmung aufweist, die sich vom Anschlußabschnitt bis zu der Meßwerterfassungsstelle erstreckt und das an die Ausnehmung angepaßte Sensor­ element aufnimmt. Der Sensor kann an der Spitze eines der Ausnehmung angepaßten, z. B. länglichen Trägers oder Halteteils befestigt sein und damit an der ge­ wünschten Meßwerterfassungsstelle angeordnet sein, auch wenn das Sensormodul von der Meßwerterfassungsstelle entfernt ist.

Die Meßwerterfassungsstelle kann beispielsweise benach­ bart zu der Brennraum-Durchgangsöffnung, zu einer Kühl­ wasser-Durchgangsöffnung oder einer Öl-Durchgangs­ öffnung angeordnet sein und die dort herrschende Tempe­ ratur erfassen.

Der Anschlußabschnitt ist zweckmäßigerweise an einem bei eingebauter Zyinderkopfdichtung freiliegenden Rand­ bereich der Dichtungsplatte ausgebildet und beispiels­ weise als Aufsteckverbindung für das Sensormodul ge­ staltet. Das aufgesteckte Sensormodul kann durch Ver­ schraubung, durch Rastklemmen oder durch andere Siche­ rungsmittel festgelegt werden, so daß es sich durch Vi­ brationen im Betrieb des Motors nicht von dem Anschluß­ abschnitt lösen kann.

Das Sensorelement kann ein Wegmeßelement sein, mit dem Bewegungen innerhalb der Zylinderkopfdichtung wie auch Bewegungen der an die Zylinderkopfdichtung anliegenden Motorbauteile, wie beispielsweise Motorblock und Zylin­ derkopf, gemessen werden können, die z. B. durch Druck­ schwankungen in den Brennräumen im Betrieb des Motors auftreten. Das Sensorelement kann auch ein Thermoele­ ment sein, das die Temperatur an der Dichtungsplatte an dem Ort der Meßwerterfassungsstelle erfaßt, wie z. B. in der Nähe des Brennraumes oder einer Durchtrittsöff­ nung für Kühlwasser oder Öl. Als Sensorelemente können des weiteren Kraft-, Druck-, Dehnungs- oder Beschleuni­ gungsmeßelemente verwendet werden, die als DMS-, piezo­ elektrische, piezoresistive, kapazitive, magnetische, elektromagnetische oder Wirbelstrom-Sensoren oder auch als Lichtwellenleiter und Mikromechaniksensoren ausge­ bildet sein können.

Das Sensormodul kann mehrere gleiche oder gleichartige Sensorelemente für eine oder mehrere Meßwerterfassungs­ stellen aufweisen, die einem oder mehreren Brennräumen zugeordnet sein können. Andererseits kann das Sensormo­ dul auch unterschiedliche Sensorelemente in Verbindung mit Meßwerterfassungsstellen in einer gewünschten An­ ordnung aufweisen.

Wenn die Dichtungsplatte aus mehreren Lagen aufgebaut ist, kann eine dieser Lagen zur Meßwerterfassung vorbe­ reitet sein. So kann z. B. ein Sensorelement in einer Lage integriert sein, wobei der erfaßte Meßwert über eine Leitung in dieser Lage zu dem Anschlußabschnitt des Sensormoduls geführt und dort von dem im Sensormo­ dul integrierten Sensorelement aufgenommen wird. Die oben beschriebene Ausnehmung für ein Sensorelement kann in einer solchen Lage der Dichtungsplatte integriert sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Draufsicht in einer Teildarstellung eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung mit einem Sensormodul;

Fig. 2 in einer Draufsicht in einer Teildarstellung eine Dichtungsplatte der Zylinderkopfdichtung mit einem Anschlußabschnitt für ein Sensormo­ dul;

Fig. 3 in einer Ansicht gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung das an der Dichtungsplatte ange­ ordnete Sensormodul;

Fig. 4 in einer Vorderansicht gemäß Pfeilrichtung X in Fig. 1 das an der Dichtungsplatte angeord­ nete Sensormodul (teilweise geschnitten);

Fig. 5 in einer Seitenansicht gemäß Pfeilrichtung Y in Fig. 1 das an der Dichtungsplatte angeord­ nete Sensormodul (teilweise geschnitten);

Fig. 6 in einer Seitenansicht gemäß Fig. 5 das an der Dichtungsplatte angeordnete Sensormodul (in vergrößerter Darstellung und teilweise geschnitten);

Fig. 7 in einer Draufsicht in einer Teildarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Zylinderkopfdichtung mit einem Sensormodul;

Fig. 8 in einer Draufsicht in einer Teildarstellung die Dichtungsplatte der Zylinderkopfdichtung mit einem Anschlußabschnitt für ein Sensormo­ dul;

Fig. 9 in einer Ansicht gemäß Fig. 7 in vergrößerter Darstellung das an der Dichtungsplatte ange­ ordnete Sensormodul;

Fig. 10 in einer Vorderansicht gemäß Pfeilrichtung X' in Fig. 1 das an der Dichtungsplatte angeord­ nete Sensormodul (teilweise geschnitten);

Fig. 11 in einer Seitenansicht gemäß Pfeilrichtung Y' in Fig. 1 das an der Dichtungsplatte angeord­ nete Sensormodul (teilweise geschnitten); und

Fig. 12 in einer Seitenansicht gemäß Fig. 11 das an der Dichtungsplatte angeordnete Sensormodul (in vergrößerter Darstellung und teilweise geschnitten).

Eine in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellte Zylinder­ kopfdichtung 1 (siehe Fig. 1) weist eine auch als Trä­ gerblech bezeichnete Dichtungsplatte 2 auf. Auf der Ober- und/oder der Unterseite der Dichtungsplatte 2 können in bekannter Weise weitere Dichtungsbleche ange­ ordnet sein, wie z. B. das dargestellte obere Dich­ tungsblech 3, um eine mehrlagige Zylinderkopfdichtung 1 zu bilden. Dabei können sowohl die Dichtungsplatte 2 wie auch die weiteren Dichtungsbleche Sicken und Stop­ per zum Abdichten von Durchgangsöffnungen 4 für zuge­ ordnete Brennräume des Verbrennungsmotors aufweisen.

An der Dichtungsplatte 2 ist ein Anschlußabschnitt 5 ausgebildet (siehe Fig. 2), an dem ein Sensormodul 6 durch Aufstecken angebracht werden kann (siehe die ver­ größerten Darstellungen der Fig. 3 bis 6). Der darge­ stellte Anschlußabschnitt 5 ist an einem freien Rand der Dichtungsplatte 2 zungenförmig ausgebildet. Das Sensormodul 6 weist einen Steckfuß 7 auf mit einer an den zungenförmigen Anschlußabschnitt 5 angepaßten schlitzförmigen Aufnahmeöffnung 8 und den eingefügten Anschlußabschnitt 5 umgreifenden Haltefingern 9 mit elastischen Rastklemmen 10, die in zwei Aussparungen 11 des Anschlußabschnitts 5 mit einem jeweiligen Haltevor­ sprung 12 eingreifen, wenn das Sensormodul 6 in seiner vorgesehenen Rast- oder Betriebsposition an der Dich­ tungsplatte 2 angeordnet ist. Am Anschlußabschnitt 5 weist die Dichtungsplatte 2 zwischen den beiden Ausspa­ rungen 11 eine Meßwerterfassungsstelle 13 in Form einer zur Oberseite der Dichtungsplatte 2 hin geformten Erhe­ bung auf, die z. B. als runde Fläche durch Prägen der Dichtungsplatte 2 hergestellt ist. Das Sensormodul 6 enthält als Sensorelement ein Thermoelement 14, das derart an der Aufnahmeöffnung 8 angeordnet ist, daß ein Kontaktbereich 15 des Thermoelements 14 an der Meßwert­ erfassungsstelle 13 direkt anliegt, wenn das Sensormo­ dul 6 in seiner in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Be­ triebsposition an der Dichtungsplatte 2 angeordnet ist. Eine im Sensormodul 6 integrierte Anschlußleitung 16 verbindet den Kontaktbereich 15 mit zwei Kontaktstiften 17 eines Steckerteils 18 des Sensormoduls 6 zum An­ schluß einer mit einer Computereinheit oder Motorsteu­ er- und Überwachungseinheit verbundenen Leitung.

Das in den Fig. 7 bis 12 dargestellte Ausführungsbei­ spiel einer Zylinderkopfdichtung weicht von der voran­ gehend beschriebenen Zylinderkopfdichtung in der Ge­ staltung des Sensormoduls 6' ab. Der Anschlußabschnitt 5 dieser Dichtungsplatte 2 weist eine längliche, schlitzförmige Ausnehmung 20 auf, die sich vom An­ schlußabschnitt 5 bis in die Nähe der Brennraum- Durchgangsöffnung 4 erstreckt und eine vordere Meßwer­ terfassungsstelle 13' festlegt. Das Sensormodul 6', das im wesentlichen entsprechend dem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Sensormodul 6 aufgebaut ist, enthält ein Sensorelement 14' mit einer verlängerten Halterung, die sich von der Aufnahmeöffnung 8 am Steckfuß 7 lanzenar­ tig nach vorne erstreckt und beim Aufstecken des Sen­ sormoduls 6' in die Ausnehmung 20 eingeschoben wird, so daß eine Meßspitze 21 des Sensorelements 14', bei­ spielsweise ein Thermoelement, an der vorderen Meßwer­ terfassungsstelle 13' angeordnet wird. Auf diese Weise kann das Sensormodul 6' mit einer entfernt liegenden Meßwerterfassungsstelle 13' verbunden sein.

Die in der Dichtungsplatte 2 enthaltene Ausnehmung 20 kann durch ein auf der Dichtungsplatte 2 liegendes Dichtungsblech 3 abgedeckt sein. Jedoch kann in dem Dichtungsblech 3 eine deckungsgleiche Ausnehmung 21 ausgebildet sein, so daß für die lanzenartige Halterung ein größerer Aufnahmequerschnitt zur Verfügung steht.

Das Sensormodul 6 bzw. 6' kann auch zwei oder mehrere gleichartige oder unterschiedliche Sensorelemente auf­ weisen. Zu diesem Zweck enthält der Aufnahmeabschnitt beispielsweise eine Meßwerterfassungsstelle für den un­ mittelbaren Kontakt mit dem Sensormodul sowie eine ent­ fernte Meßwerterfassungsstelle, die über eine Verlänge­ rung erreicht wird.

Claims (14)

1. Zylinderkopfdichtung eines Verbrennungsmotors mit einer zumindest eine Brennraum-Durchgangs­ öffnung enthaltenden Dichtungsplatte, an der eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines vom Betriebs­ verhalten des Verbrennungsmotors abhängigen Meß­ wertes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (2) einen Anschlußab­ schnitt (5) zum lösbaren Anbringen eines Sensormo­ duls (6, 6') der Sensoreinrichtung und eine Meß­ werterfassungsstelle (13, 13') zur Anordnung eines Sensorelements (14, 21) des Sensomoduls (6, 6') aufweist.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerterfassungs­ stelle (13) eine Kontaktstelle im Bereich des An­ schlußabschnitts (5) ist.

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerterfassungs­ stelle (13') vom Anschlußabschnitt (5) entfernt angeordnet ist.

4. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (2) eine Ausnehmung (20) aufweist, die sich vom Anschlußabschnitt (5) bis zu der Meßwerterfas­ sungsstelle (13') erstreckt und das an die Ausneh­ mung (20) angepaßte Sensorelement (14') aufnimmt.

5. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerterfassungs­ stelle (13') benachbart zu der Brennraum- Durchgangsöffnung (4) oder einer Kühlwasser- Durchgangsöffnung angeordnet ist.

6. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußabschnitt (5) an einem bei eingebauter Zyinderkopfdichtung (1) freiliegenden Randbereich der Dichtungsplatte (2) ausgebildet und als Aufsteckverbindung für das Sensormodul (6, 6) gestaltet ist.

7. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormodul zumin­ dest eine Rastklemme (10) aufweist.

8. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (14) ein Thermoelement (14) ist.

9. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (14) ein Kraft-, Weg-, Druck-, Dehnungs- oder Beschleu­ nigungsmeßelement ist.

10. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormodul (6, 6') zumindest zwei Sensorelemente aufweist.

11. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei Sensorelemente unterschiedliche Sensorelemente sind.

12. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (2) aus mehreren Lagen aufgebaut und zumindest ei­ ne Lage zur Meßwerterfassung vorbereitet ist.

13. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (20) für das Sensorelement (14') in der einen für die Meßwerterfassung vorbereiteten Lage ausgebildet ist.

14. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormodul (6, 6') mittels einer steckbaren Leitung mit einer Meßwertverarbeitungseinrichtung verbunden ist.